Potenziale der Biomasse

Grünes Back-up gegen Blackouts

Berlin plant Milliardeninvestitionen in neue Erdgaskraftwerke. Dabei gäbe es einen günstigeren dezentralen Schutz vor Dunkelflauten: die Umrüstung bestehender Biogasanlagen.
Von Peter Ringel

((2. März 2026)) Im Fermenter blubbert die hellbraune Gärmasse, nebenan wummert der mannshohe Motor des Blockheizkraftwerks. Rund um die Uhr speist die Biogasanlage der Familie Heinemann Strom ins Netz. So wie auf dem Hof im Nordwesten Niedersachsens werden die meisten der rund 10.000 Anlagen in Deutschland betrieben. Sie könnten allerdings auch nachgerüstet werden und dann als Reserve dienen: Statt im Dauerbetrieb würden sie vor allem in Zeiten ohne Sonnenschein und Wind laufen.

Hält eine solche Dunkelflaute über viele Tage an, braucht es Reservekraftwerke, das ist weitgehend Konsens. Umstritten ist dagegen, womit sie laufen sollen – mit Erdgas in neuen Gaskraftwerken, wie es die Regierung plant? Oder dezentral mit Methan aus Biogasanlagen?

  

10.000 Biogasanlagen stehen in Deutschland. Ihr Potenzial für die Energiewende wird nur zum Teil genutzt.

Letztere decken mit einer Leistung von sieben Gigawatt fünf Prozent des Strombedarfs. Schon jetzt werden manche Generatoren netzdienlich gesteuert. Sie laufen etwa morgens und abends unter Volllast. Möglich wäre aber auch, den gesamten Anlagenpark als Back-up bei Dunkelflauten einzusetzen. Die Schlüssel dafür heißen Flexibilisierung und Überbauung.

Für einen flexiblen Betrieb sind größere Gasspeicher nötig, erklärt Jörg Schäfer vom Fachverband Biogas. »Dann braucht man große Wärmespeicher, um auch die Abwärme der Motoren zwischenspeichern zu können.« Denn viele Biogasanlagen dienen neben der Stromproduktion der lokalen Wärmeversorgung. Die Heinemanns etwa heizen mit der Abwärme ihren Hähnchenstall und überlegen, ein Wohngebiet anzuschließen.

Überbauung bedeutet, stärkere Motoren nachzurüsten, um kurzfristig mehr Strom bereitstellen zu können. Dafür ist meist ein größerer Netzanschluss nötig. Eine Anlage, deren Leistung von 500 Kilowatt verdreifacht wird, kann 160 Stunden lang Strom produzieren. Dafür müsste der Betreiber einen 120.000 Kubikmeter fassenden Gasspeicher bauen. Eine Alternative ist ein Anschluss ans Gasnetz. Dafür ist das Rohgas allerdings aufzubereiten.

Die Bundesregierung hat sich Mitte November darauf verständigt, bis zu zwölf Gigawatt für wasserstofffähige Gaskraftwerke auszuschreiben. Zunächst plante Wirtschaftsministerin Katherina Reiche mit 20 Gigawatt, was etwa 40 Kraftwerksblöcken entsprochen hätte. Auch die geschrumpften Pläne sind laut einer aktuellen Studie des Instituts für Zukunftsenergie- und Stoffstromsysteme (IZES) überdimensioniert und lassen das Potenzial von Biogas außer Acht. Dies könne Erdgas bereits in zehn Jahren in großem Stil ersetzen. »Es ist ökonomischer und ökologischer Irrsinn, jetzt Milliarden in neue fossile Gaskraftwerke zu investieren, die frühestens in den 30er-Jahren ans Netz gehen«, warnt Horst Seide, Präsident des Fachverbands Biogas. Statt teurer Neubauten brauche es eine Strategie für bestehende Biogasanlagen.

Mehr heimisches Biogas heißt weniger fossile Importe von zweifelhaften Regimes

Der Bestand kann laut einer Fraunhofer-Studie bei vierfacher Überbauung rund 24 Gigawatt an sogenannter Residuallast bereitstellen – also die fehlende Energie, wenn Wind und Sonne nicht liefern. »Dann sind wir auf Augenhöhe mit den großen Kraftwerksbetreibern«, betont Schäfer. Bei extrem langen Dunkelflauten gehe es zwar nicht ohne Kraftwerke, die Erdgas und künftig Wasserstoff verbrennen, räumt er ein. Biogas könne aber wesentlich zur Versorgungssicherheit beitragen. Zudem wäre Deutschland weniger von fossilen Importen abhängig.

Was Reserveleistung mit flexibel verstromter Biomasse kostet, wurde in einer Studie der Universität Erlangen-Nürnberg berechnet. Um zwölf Gigawatt bereitzustellen, sind bis 2030 zwischen 11 und 22 Milliarden Euro zu investieren. Für wasserstoffbasierte Kraftwerke mit derselben Kapazität wäre es etwa das Zwei- bis Dreifache.

Während die Investitionen für Biogasanlagen also deutlich unter denen für Großkraftwerke lägen, sieht es bei den laufenden Kosten anders aus: Strom aus Biogas wird nach Verbandsangaben weiterhin rund 20 Cent pro Kilowattstunde kosten. Das ist weniger als bei Wasserstoff, aber deutlich mehr als bei Erdgas. Was bei allen drei Varianten gleich ist: Es geht nicht ohne Prämien für das Bereithalten von Kapazität.

Und das »Teller-Tank-Problem«? Zusätzliche Ackerflächen wären nicht nötig

Die genannten Leistungen der Biogasanlagen beruhen darauf, dass nicht mehr Substrat als derzeit vergoren wird. Zusätzliche Ackerflächen fürs Mikrobenfutter wären also nicht nötig. Energie aus Mais und anderen Pflanzen zu gewinnen ist zwar nicht sonderlich effizient – mit Photovoltaik lässt sich auf derselben Fläche ein Vielfaches an Strom gewinnen –, hat aber in einem grünen Stromsystem einen entscheidenden Vorteil: Große Mengen Energie lassen sich einfach und kostengünstig speichern.

In den nächsten zehn Jahren dürften Biogaskraftwerke mit etwa sechs Gigawatt Leistung aus der Förderung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) fallen. Bei der 550-Kilowatt-Anlage der Heinemanns ist es in drei Jahren so weit. Noch wird am Küchentisch diskutiert, ob in die Flexibilisierung investiert wird. Vier bis fünf Millionen Euro würde das kosten. Stärkere Motoren und ein Wärmespeicher ließen sich gut integrieren. Größere Sorgen bereitet die Baugenehmigung für den Gasspeicher – die könnte Jahre benötigen. 

Eine Nachrüstung kann sich rechnen, meint Harm Heinemann. Investieren will er aber nur, wenn die Politik für Sicherheit sorgt. Das größte Problem für den Landwirt: »Die eine Regierung sagt hü, die nächste hott.« 

Ein klares Hü war das sogenannte Biomassepaket, das die Ampel im Januar 2025 beschlossen und die Europäische Kommission erst im September genehmigt hat. Es erhöht die Ausschreibungen auf insgesamt rund zwei Gigawatt in diesem und dem kommenden Jahr. »Das dürfte ausreichen, um den kurzfristig aus dem EEG fallenden Anlagen die Option für den Weiterbetrieb zu ermöglichen«, erklärt Andreas Schütte von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe. Mit dem Gesetzespaket wurde der Flexibilitätszuschlag auf jährlich 100 Euro pro Kilowatt Leistung erhöht. Gefördert wird über zwölf Jahre nur, wer mindestens dreifach überbaut. Die Anzahl der vergüteten Betriebsviertelstunden pro Jahr ist begrenzt – ein Dauerbetrieb rechnet sich also nicht mehr.

Bislang laufen erst 400 Biogasanlagen hochflexibel. Um den gesamten Bestand zu flexibilisieren, müssten Schütte zufolge in den nächsten zehn Jahren je 600 Megawatt ausgeschrieben werden. In den Ministerien kursieren bereits erste Entwürfe für eine Novelle des EEG.

Biogas spielt in den Szenarien kaum eine Rolle. Es wird systematisch unterschätzt

Über das EEG ließe sich der bestehende Anlagenpark sichern. Damit das Potenzial von Biogas auch für die Versorgungssicherheit ausgeschöpft wird, müsste es aber in der Kraftwerksstrategie berücksichtigt werden. Das Problem dabei laut den IZES-Forschern: In den Studien zum künftigen Energiesystem, die der Politik als Entscheidungsgrundlage dienen, wird Biogas systematisch unterschätzt. In fast allen Modellen wie etwa beim Netzentwicklungsplan sinkt die Leistung bei der Stromerzeugung auf drei Gigawatt im Jahr 2045. 

Damit würde ein Großteil des Bestands verschwinden. Dass das sinnvoll ist, wird selbst im Regierungslager bezweifelt. Gegen Reiches Pläne hatten sich etwa die Landesverbände der Klima-Union in den Nordländern ausgesprochen. Ein Argument neben Kosten und Klima: Während die fossilen Großkraftwerke noch nicht einmal ausgeschrieben sind, steht die Infrastruktur fürs Biogas weitgehend. »Die Anlagen sind technisch intakt«, meint Harm Heinemann. »Warum sollte man sie abreißen?«

Biogas-Speicherkraftwerke: Flexibel, schnell und billig

Die Regierung kümmert sich um die Stabilität unserer Stromversorgung auch an wind- und strahlungsarmen Tagen. Das ist gut. Dass sie dabei auf eine ganze Flotte neu zu bauender Gaskraftwerke setzt, ist jedoch die teuerste Lösung und ein Rückschlag für den Klimaschutz.
Von Klaus Kuhnke

(29. Mai 2024) Die wesentlich günstigere und klimafreundlichere Lösung sind flexibel betriebene Biogasanlagen als Speicherkraftwerke. Sie laufen nur, wenn ihr Strom wirklich gebraucht wird. So füllen sie die Lücke, wenn der Strom im Netz mal knapp ist. Dezentral, in Bürgerhand, wirtschaftlich für die Betreiber. Sie brauchen keine Prämie für die vorgehaltene Leistung, keine staatliche Vorfinanzierung und keine neuen Stromautobahnen, denn Biogasanlagen gibt es schon überall.

  

Dr. Klaus Kuhnke │ Prof. a.D. der Hochschule Osnabrück, Schwerpunkte Erneuerbare Energien, Physik, Messtechnik. Vorstand im Solarenergieverein Osnabrück 

Viel Leistung an wenigen Tagen

Biogasanlagen werden flexibel, wenn sie, statt kontinuierlich in Betrieb zu sein, nur an wenigen Stunden oder Tagen laufen, dann aber mit entsprechend erhöhter Leistung. Dafür werden sie mit vier- oder achtmal stärkeren Motoren und Generatoren ausgerüstet. Die Regierung rechnet für die wind- und strahlungsarmen Tage im Jahr mit einem Kraftwerksbedarf von 30 Gigawatt (GW). Davon können die heutigen Biogasanlagen, wenn man sie flexibilisiert und als Speicherkraftwerke ausrüstet, schon jetzt 15 GW liefern. 

Stromlückenproblem gelöst

Wir brauchen also nur die doppelte Anzahl von Biogasanlagen – und haben damit das Stromlückenproblem der Bundesregierung gelöst. Und das, ohne ein einziges neues Gaskraftwerk zu bauen. Auch die Maisfelder fürs Biogas müssen hierfür nicht mehr werden, denn es wird ja nicht viel mehr Energie gebraucht, sondern nur viel Leistung an wenigen Tagen.

  

Biogaskraftwerke könnten den Neubau von Gaskraftwerken überflüssig machen und auf diese Art viel Geld einsparen.

Biogas-Speicherkraftwerke haben bis jetzt im Schatten von Sonne und Wind wenig Beachtung gefunden. Aber sie sind heute schon wirtschaftlich und müssen nicht vom Staat vorfinanziert werden. Die Bundesregierung ist gut beraten, wenn sie die Ausschreibung für ihre neuen Gaskraftwerke flexibel genug ausgestaltet, so dass auch die viel wirtschaftlicheren, fossilfreien und klimafreundlichen Biogas-Speicherkraftwerke mit angeboten werden können.

Robert Wasser vom Netzwerk Flexperten fragt: „Ohne Steuergelder, fossilfrei, klimafreundlich, wirtschaftlich und in Bürgerhand – was wollen wir mehr?“     

Fl(ex)perten: „Die Bedeutung von Biogas für die Energiewende“

Biomasse-Potenziale in Deutschland

Zwei von weltweit 40 Millionen Quadratkilometern Waldfläche könnten in nachhaltiger Forstwirtschaft genutzt den weltweiten Jahresölbedarf decken, so Hermann Scheer. Zwanzig Prozent des weltweiten jährlichen Zuwachses an Biomasse könnten den Primärenergiebedarf der Menschheit decken. Wie hoch ist das Biomasse-Potenzial im dicht besiedelten und energiehungrigen Deutschland?

(6. Juni 2004, aktualisiert Sept 2011) - Zur Biomasse zählen Energiepflanzen, Ernterückstände (Stroh, Restholz) sowie organische Reste (Gülle, Industrierestholz, Klärschlamm). Wie viel Biomasse wächst in den Wäldern und Feldern Deutschlands jährlich?

Die Studie "Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse" 2004 bis 2006 im Auftrag des Bundesverbandes der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft (BGW, Berlin) und der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfachs (DVGW, Bonn) untersuchte ausgewählte Biomasseanwendungen in Deutschland mit Schwerpunkt auf der Erzeugung von Biogas.

Rechnet man mit einem Hektarertrag von 50.000 Kilowattstunden (entsprechend zwölf Tonnen Trockenmasse je Hektar), so wachsen auf den 10,4 Millionen Hektar deutscher Waldfläche jährlich zehn Prozent des deutschen Primärenergiebedarfs (circa 4.000 Milliarden Kilowattstunden). Auf den doppelt so großen landwirtschaftlichen Flächen wächst Biomasse mit einem Energieinhalt, der weiteren 20 Prozent des derzeitigen deutschen Energiebedarfs entspricht.

Damit ist der Rahmen klar, in dem sich die Biomasse-Nutzung in der Bundesrepublik bewegt: Zwischen heutigen drei Prozent und fiktiven 30 Prozent, wenn alle Wald- und Ackerflächen zur Energiegewinnung genutzt würden. Der von der Bundesregierung angestrebte Anteil von acht Prozent ist ein ehrgeiziges Ziel.

Acht Prozent möglich

Martin Kaltschmitt hat die mögliche Nutzung von Biomasse in Deutschland untersucht - unter anderem im Auftrag des wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderung (WBGU). Ergebnis: Biomasse-Nutzung könnte jährlich etwa acht Prozent (1.200 Petajoule) zur Deckung des deutschen Primärenergieverbrauchs beitragen.

Dabei wurden nur die technisch, ökologisch und nach der Gesetzeslage möglichen Beiträge erfasst ("technisches Potenzial"). Der tatsächliche Beitrag der Biomasse liegt derzeit (2003) bei etwa drei Prozent. Mit diesem Beitrag ist Biomasse die wichtigste regenerative Energiequelle: Ihr Beitrag zur Energiebereitstellung ist dreimal höher als der von Windenergie (Bundesministerium für Verbraucherschutz: Konzept zur energetischen Nutzung von Biomasse).

Die Festbrennstoffe, also Holzrückstände aus Wald und Industrie (58 Petajoule) sowie Stroh (130 Petajoule) machen bereits mehr als die Hälfte des Biomasseanteils aus. Biogas, Klärgas und Siedlungsabfälle tragen circa 15 Prozent zum Potenzial bei. Ein Viertel des Potenzials erbringen die Energiepflanzen, die auf Restflächen anbaubar wären.

Deutschland hat circa 30 Millionen Hektar Wald- und Landwirtschaftsfläche. Experten schätzen, dass für den Energiepflanzenanbau circa zwei Millionen Hektar zur Verfügung ständen. Auf dieser Fläche ließe sich ein Energieertrag von 300 Petajoule erzielen.

Stoffstromanalyse-Forschungsprojekt des Umweltministeriums

Zahlreiche Forschungsinstitute haben gerade gemeinsam das Forschungsprojekt "Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse" fertiggestellt. Sie entwickelten ein Software-Werkzeug zur Unterstützung von Biomassestrategien, das kostenlos zur Verfügung steht.

Das Forschungsprojekt kommt zu folgenden Ergebnissen: Bis 2020 kann die Biomasse einen Anteil von zehn Prozent an der Strom-, Wärme- und Benzinherstellung bereitstellen. Bis 2030 können bei Nutzung der Biomasserest- und Abfallstoffe sowie Energiepflanzenanbau 16 Prozent des Stroms, zehn Prozent der Wärme und 15 Prozent des PKW-Treibstoffs aus Biomasse erzeugt werden und gleichzeitig dadurch der Ausstoß an Treibhausgasen um 65 Prozent vermindert werden.

Die Stromerzeugungskosten liegen dabei unter fünf Cent je Kilowattstunde und die Wärmekosten unter sieben Cent je Kilowattstunde. Zudem könnten 200.000 neue Arbeitsplätze entstehen. Insbesondere für ländliche Gebiete liegt der Deckungsanteil der Biomasse deutlich über dem Durchschnittswert der Bundesrepublik. Die Biomasse-Nutzung bringt für diese Regionen auch wesentliche wirtschaftliche Impulse und neue stabile Arbeitsplätze.